Domů     Ostatní
Skrytý stav mezi kapalinou a pevnou látkou byl možná objeven
Martin Janda 27.8.2023

Na první pohled vypadá sklo jako jednoznačně pevná látka. Jenže pohled na vnitřní uspořádání jeho částic vnáší v tomto ohledu nemálo pochybností. Uvnitř totiž sklo vypadá spíše jako kapalina zamrzlá v čase.

Tzv. amorfní pevné látky, jako je právě sklo, se vzpírají jednoduchému vysvětlení. Nový výzkum naznačuje, že někde mezi kapalným a pevným stavem se nachází druh skupenství, o jehož existenci věda dosud neměla tušení..

V běžném životě se kolem nás vykytují tři základní stavy hmoty: pevný, kapalný a plynný. Každý z nich je definován vztahy mezi jejich částicemi a okolím. Když se jeden z nich změní v jiný, fyzici tuto proměnu označují jako stavový přechod.

Hmota je však o něco složitější než aby se vešla do tří skupenství. Například atomy se mohou zahřát natolik, až vytvoří plazmu. Mezi skupenství se počítají třeba i Kvark-gluonové plazma, Bose-Einsteinův kondenzát a některé další stavy.

Amorfní pevné látky jsou zvláštní směsi uspořádaných pevných látek a volně vázaných kapalin. Zatímco částice v pevných látkách mají tendenci vytvářet předvídatelná spojení se svými sousedy, jakmile se při vhodně nízkých teplotách uzamknou, amorfní pevné látky mají ve svém nitru neuspořádané uspořádání kapaliny.

Jak tato zdánlivě nahodilá spojení přecházejí z viskózních proudů proudících molekul do statické krajiny, není zdaleka tak zřejmé.

Pokud použijeme sklo jako nejznámější příklad, jeho složky kyslík a křemík při zahřátí tečou. Při pomalém ochlazování se tyto částice stihnou zformovat do uspořádané krystalické struktury, kterou známe jako křemen.

Pokud se ochladí rychle, částice si nějakým záhadným způsobem zachovají svou vnitřní strukturu neuspořádanou; to je bod, kdy se z něj stane amorfní pevná látka, a teplota, při které k tomu dojde, je teplota nástupu.

Podle vědců Dimitriose Fraggedakise, Muhammada Hasyima a Kranthiho Mandadapua z Kalifornské univerzity v Berkeley jsou na teplotní hranici přechlazených kapalin a pevných látek statické částice mají tendenci „škubat“ sebou na místě.

Fraggedakis, Hasyim a Mandadapu použili výpočty a simulace v kombinaci s výsledky dřívějších experimentů, aby zjistili, že tento přechod nemusí být tak čistý a vyznačuje se zvláštní aktivitou částic pohybujících se mezi normálním kapalným a přechlazeným stavem.

„Naše teorie předpovídá teplotu nástupu naměřenou v modelových systémech a vysvětluje, proč chování přechlazených kapalin kolem této teploty připomíná pevné látky, přestože jejich struktura je stejná jako struktura kapaliny,“ vysvětluje Mandadapu.

„Teplota nástupu pro dynamiku skelných látek je jako teplota tání, která ‚přetaví‘ přechlazenou kapalinu v kapalinu. To by mělo platit pro všechny přechlazené kapaliny nebo sklovité systémy.“.

Přestože celkový tok atomů v přechlazené kapalině je v podstatě nulový, částice jsou neklidné a neustále mění svou konfiguraci, i když jsou uvízlé na místě, což vede k pohybům, které se nazývají excitace.

Badatelé zjistili, že excitací vázané páry se při teplotě nástupu rozpojují, což způsobuje, že materiál ztrácí svou tuhost a chová se jako kapalina. „Naše práce spočívá v mikroskopickém pochopení toho, co odděluje přechlazenou kapalinu od vysokoteplotní kapaliny,“ říká Mandadapu.

„Ze základního vědeckého hlediska je fascinující zkoumat, proč tyto přechlazené kapaliny vykazují pozoruhodně odlišnou dynamiku než běžné kapaliny, které známe.“.

Související články
Historie Ostatní 9.11.2024
Archeologové objevili důkazy o raných křesťanských pohřebních zvyklostech ze čtvrtého století díky bazilice uprostřed egyptské pouště, která i přes nánosy dvou tisíciletí zůstala neuvěřitelně zachovaná. V této bazilice odborníci nalezli více než deset hrobů, z nichž značná část překvapivě patřila ženám a dětem. Při typických křesťanských pohřbech ze čtvrtého století byli duchovní jako kněží nebo […]
Ostatní 6.11.2024
Nové biotechnologie, využití netradičních plodin i systém výstrah reagujících na změnu klimatu. Vědci z devíti pracovišť Akademie věd ČR se snaží přispět k zajištění dostatku potravin pro lidstvo. Pět let úspěšně spolupracovali ve výzkumném programu Potraviny pro budoucnost Strategie AV21. Zajištění dostatku potravin pro budoucnost je jednou z nejvýznamnějších výzev současnosti. Vyžaduje spolupráci mezi vědci, […]
Ostatní 30.10.2024
Málokterý způsob odčerpávání oxidu uhličitého z ovzduší se pojí s natolik smíšenými výsledky a tak silným odporem veřejnosti. Nic naplat, planeta se vaří, je třeba jednat a zvážit se musí i kontroverzí možnosti. Další milník geoinženýrství může být pokořen již brzy. Usilovat o nulové emise podle Mezivládního panelu pro změny klimatu nestačí. K udržení globálního oteplování na přijatelných […]
Ostatní 19.10.2024
V populární představě je český rodák Sigmund Freud často vnímán jako psychoanalytik, který měl téměř chorobnou fixaci na sex a jeho vliv na lidské chování. Ale nové přehodnocení jeho práce, zejména díla „Výklad snů“, vedené uznávaným psychoanalytikem Markem Solmsem, odhaluje, že toto pojetí Freudovy teorie je založeno na špatném pochopení. Starý vtip praví, že cokoliv […]
Ostatní 16.10.2024
Řekněme si to na rovinu – navzdory velkému pokroku a neustále se prohlubujícímu porozumění vnitřního fungování neuronů a DNA, nám stále chybí vysvětlení toho, jak mozek produkuje náš vnitřní svět barev, zvuků, vůní a chutí. Lidské vědomí zůstává nepolapitelné, přesto k němu má věda co říci. V roce 1998 uzavřeli americko-německý neurovědec Christof Koch a australský filozof […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz